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低量程抗冲击双轴微加速度计设计 被引量:1
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作者 帅清 石云波 +1 位作者 赵锐 张志峰 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第4期92-95,100,共5页
针对常规武器弹药的外弹道信息测量过程中,低量程MEMS加速度传感器在上万g_(n)过载环境下的损坏问题,本文提出了一种双轴抗冲击微加速度传感器,可以实现抗过载3×10^(4)g_(n)量程50 g_(n)的指标要求。有限元仿真结果表明:在50 g_(n... 针对常规武器弹药的外弹道信息测量过程中,低量程MEMS加速度传感器在上万g_(n)过载环境下的损坏问题,本文提出了一种双轴抗冲击微加速度传感器,可以实现抗过载3×10^(4)g_(n)量程50 g_(n)的指标要求。有限元仿真结果表明:在50 g_(n)载荷作用下,加速度计敏感单元在Y轴位移为1.476μm,灵敏度为0.730 pF/g_(n),在X轴位移为1.476μm,灵敏度为0.382 pF/g_(n)引入嵌入式双轴叉齿止挡缓冲结构的加速度传感器,在3×10^(4)g_(n)过载作用X轴下的梳齿最大位移为3.129μm,Y轴下的梳齿最大位移为3.042μm,均小于最小梳齿间距4μm,有效避免了短路。最大等效应力X轴,Y轴分别为180.880 MPa和85.136 MPa,均远小于硅(Si)的许用应力。 展开更多
关键词 速度计 抗冲击 容式 低量程 嵌入式止挡结构 微机系统
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基于单一敏感质量的三轴电容加速度计的设计 被引量:6
2
作者 陈立国 袁飞 +1 位作者 陈涛 孙立宁 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期932-937,994,共6页
设计了一种单一敏感质量的三轴电容加速度计。该器件采用全差分电容的检测方法,满足了灵敏度的设计要求并解决了三轴的交叉耦合问题,其独特的单一敏感质量结构减小了器件的整体尺寸,降低了成本。器件由外延多晶硅工艺实现了18μm的厚度... 设计了一种单一敏感质量的三轴电容加速度计。该器件采用全差分电容的检测方法,满足了灵敏度的设计要求并解决了三轴的交叉耦合问题,其独特的单一敏感质量结构减小了器件的整体尺寸,降低了成本。器件由外延多晶硅工艺实现了18μm的厚度制作,降低了热机械噪声,增大了检测电容,提高了灵敏度、分辨率和可靠性。ANSYS仿真结果表明,器件在3个轴向的灵敏度一致性好,抗干扰,测试结果和理论分析相符。该加速度计结构工艺简单,在消费电子领域有较好的应用前景。 展开更多
关键词 单一敏感质量 速度计 微机系统 全差分容检测
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一种双轴电容式微机械加速度计 被引量:5
3
作者 任杰 樊尚春 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2174-2176,共3页
提出一种双轴电容式微机械加速度计的结构形式.采用一个质量块敏感两个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好,以梳齿电容实现差动的静电驱动、电容检测.利用MATLAB软件对敏感结构参数、性能... 提出一种双轴电容式微机械加速度计的结构形式.采用一个质量块敏感两个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好,以梳齿电容实现差动的静电驱动、电容检测.利用MATLAB软件对敏感结构参数、性能参数进行了计算、分析,用ANSYS仿真软件对敏感结构进行了静态和模态分析,从理论上验证了所提出的双轴电容式微机械加速度计整体结构的可行性. 展开更多
关键词 微机系统 微机速度计 有限元分析
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一种基于人工鱼群算法的微机电系统加速度计静态修正方法 被引量:1
4
作者 金梅 朱文娟 +2 位作者 李莎莎 张修北 郑德忠 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期304-308,共5页
微机电系统加速度计是惯性跟踪系统的一部分,用来获得运动的位置信息。为了对运动姿态进行精确定位,必须对它的误差进行修正。根据加速度计误差来源和产生机理建立了误差模型,通过分析误差模型,提出了一种基于人工鱼群算法修正加速度计... 微机电系统加速度计是惯性跟踪系统的一部分,用来获得运动的位置信息。为了对运动姿态进行精确定位,必须对它的误差进行修正。根据加速度计误差来源和产生机理建立了误差模型,通过分析误差模型,提出了一种基于人工鱼群算法修正加速度计静态误差的方法,并与六位置测试法比较。前者在一定程度上降低了误差,提高了测量角精度,使微机电系统加速度计输出能够准确反映出真实值。 展开更多
关键词 计量学 速度计 微机系统 静态修正 六位置测试 人工鱼群算法
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面向MEMS谐振加速度计灵敏度提升的梯形微杠杆优化研究
5
作者 赵文胜 李挺 +2 位作者 李蓉 何江波 周吴 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第2期11-15,共5页
灵敏度影响微机电系统(MEMS)谐振加速度计精度。针对传统矩形微杠杆宽度较大会导致灵敏度损失的问题,提出并优化了一种梯形微杠杆。首先介绍了带有梯形微杠杆的MEMS谐振加速度计的工作原理和结构特点。再以灵敏度为目标函数,基于有限元... 灵敏度影响微机电系统(MEMS)谐振加速度计精度。针对传统矩形微杠杆宽度较大会导致灵敏度损失的问题,提出并优化了一种梯形微杠杆。首先介绍了带有梯形微杠杆的MEMS谐振加速度计的工作原理和结构特点。再以灵敏度为目标函数,基于有限元方法建立了梯形微杠杆的优化模型,包含2个步骤:第1步,建立了以支点梁位置及支点梁、输出梁和输入梁的长度为变量的灵敏度优化模型,优化结果使灵敏度达到272.9 Hz/g;第2步,以第1步得到的优化尺寸为基础,对杠杆臂的梯形形状进行优化,使灵敏度提高到302.4 Hz/g。优化得到的单位质量块面积对应的灵敏度达到42.7 Hz/(g·mm^(2)),因此通过梯形微杠杆优化可以在紧凑空间内实现高灵敏度。 展开更多
关键词 微机系统 谐振速度计 梯形微杠杆 灵敏度 结构优化
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MEMS三轴加速度计误差标定与补偿方法研究 被引量:5
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作者 刘有彬 闫欢 +2 位作者 彭根斋 白雪 杨勤 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第11期58-61,65,共5页
为了提高微机电系统(MEMS)三轴加速度计的测量精度,建立了MEMS三轴加速度计卡尔曼滤波模型,根据MEMS三轴加速度计的输出误差模型,推导了基于六位置法的误差补偿数学模型,并给出了数学模型中补偿参数的解算方法。最后基于自主研发的电子... 为了提高微机电系统(MEMS)三轴加速度计的测量精度,建立了MEMS三轴加速度计卡尔曼滤波模型,根据MEMS三轴加速度计的输出误差模型,推导了基于六位置法的误差补偿数学模型,并给出了数学模型中补偿参数的解算方法。最后基于自主研发的电子罗盘进行了实验验证,实验结果表明:经过卡尔曼滤波后,MEMS三轴加速度计输出噪声减小了74%;经过六位置法标定后,MEMS三轴加速度计的测量精度提升了1个数量级,解算得到的倾斜角精度由5.9°RMS提高到0.3°RMS。 展开更多
关键词 微机电系统三轴加速度计 卡尔曼滤波 六位置法 标定与补偿 子罗盘
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三轴数字MEMS加速度计现场标定方法 被引量:28
7
作者 彭孝东 张铁民 +1 位作者 李继宇 闫国琦 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期544-548,595,共5页
微机电系统(micro electro mechanical systems,简称MEMS)加速度传感器作为低成本惯性测量单元在物体姿态监测中有着广泛应用。根据三轴数字加速度传感器的输出数学模型,详细推导了如何计算数学模型中标度因数、安装误差系数以及零偏值... 微机电系统(micro electro mechanical systems,简称MEMS)加速度传感器作为低成本惯性测量单元在物体姿态监测中有着广泛应用。根据三轴数字加速度传感器的输出数学模型,详细推导了如何计算数学模型中标度因数、安装误差系数以及零偏值。提出一种基于长方体的六位置简单标定方法,对比三轴转台精确标定结果表明六位置简单标定法简单易行,精度较高,易于单片机实现,适合不具备三轴转台的场所,且该方法对MEMS三轴数字加速度计的校准具有很好的通用性。 展开更多
关键词 微机系统 速度计传感器 标定 转台
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旋转弹用三轴加速度计安装位置误差标定补偿技术 被引量:14
8
作者 范成叶 李杰 +2 位作者 景增增 张晓明 刘俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1352-1356,共5页
针对旋转弹用捷联惯性导航系统中三轴加速度计在高转速下,由于安装位置误差使得3个加速度计对比力的测量对应于不同的点位置。在角运动环境下姿态解算时产生动态误差的问题,提出了一种标定补偿三轴加速度计安装位置误差的方法。分析了... 针对旋转弹用捷联惯性导航系统中三轴加速度计在高转速下,由于安装位置误差使得3个加速度计对比力的测量对应于不同的点位置。在角运动环境下姿态解算时产生动态误差的问题,提出了一种标定补偿三轴加速度计安装位置误差的方法。分析了动态误差产生的原因,在常规静态标定的基础上推导了动态标定的模型,高转速下的转台试验表明本方法能够很好的补偿三轴加速度计在高转速下产生的误差,有效地提高惯性测量单元姿态测量的精度,具有很好的工程应用性。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 速度计 动态误差 标定补偿
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一种电容式微机械加速度计的设计 被引量:10
9
作者 郑旭东 曹学成 +3 位作者 郑阳明 罗斯建 王跃林 金仲和 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期226-229,共4页
介绍了一种新型基于滑膜阻尼的电容式微机械加速度计。该加速度计根据差分电容极板间正对面积的改变来检测加速度大小,保证了输出电压与加速度之间的线性度。对加速度计进行了结构设计和分析。给出了加速度计的制作工艺流程,研究了解决... 介绍了一种新型基于滑膜阻尼的电容式微机械加速度计。该加速度计根据差分电容极板间正对面积的改变来检测加速度大小,保证了输出电压与加速度之间的线性度。对加速度计进行了结构设计和分析。给出了加速度计的制作工艺流程,研究了解决深反应离子刻蚀过程中的过刻蚀现象的方法。初步测试结果表明,该加速度计的灵敏度比较理想,谐振频率与理论计算相吻合。 展开更多
关键词 容式速度计 微机系统 深反应离子刻蚀 滑膜阻尼
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新型三轴微加速度计设计 被引量:14
10
作者 刘宗林 李圣怡 吴学忠 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第3期488-491,504,共5页
新型三轴微加速度计采用单一惯性质量 ,由四组L型梁对称布置支撑 ;利用差分电容作为检测接口 ,测量由于惯性力而引起惯性质量的微动位移 ;电容的差分结构有利于提高微加速度计的检测性能 ,实现系统静电力反馈闭环控制。利用ICP深刻蚀技... 新型三轴微加速度计采用单一惯性质量 ,由四组L型梁对称布置支撑 ;利用差分电容作为检测接口 ,测量由于惯性力而引起惯性质量的微动位移 ;电容的差分结构有利于提高微加速度计的检测性能 ,实现系统静电力反馈闭环控制。利用ICP深刻蚀技术和静电键合技术等微机电系统工艺完成微加速度计的制作。具有体积小、灵敏度高、功耗小等优点 ,能够广泛应用于导航系统、汽车工业、PC游戏设备以及其他一些消费电子产品领域。 展开更多
关键词 速度计 差分 微机系统
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基于加速度计的陀螺三轴角速率提取算法研究 被引量:1
11
作者 苏虎平 沈三民 +3 位作者 安震 刘文怡 刘龙飞 任伟 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第7期41-44,共4页
旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺的输出信号是横滚、偏航、俯仰3个角速度耦合在一起的特殊信号,如何解出弹体的3个角速度是研究的重点和难点。为解决这一问题,从旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺结构原理出发,分析了其输出信号。针对信号的特殊性... 旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺的输出信号是横滚、偏航、俯仰3个角速度耦合在一起的特殊信号,如何解出弹体的3个角速度是研究的重点和难点。为解决这一问题,从旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺结构原理出发,分析了其输出信号。针对信号的特殊性,提出通过用重力加速度计的输出信号和陀螺的输出信号进行对比的方法来实现陀螺的三轴角速度的提取,并用M atlab对这种方法进行仿真分析,结果表明:用这种方法能够提取出陀螺的三轴角速度信号。 展开更多
关键词 速度计 单芯片 微机系统 陀螺
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一种电容式高量程微机械加速度计的设计分析 被引量:2
12
作者 陶永康 刘云峰 董景新 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1860-1866,共7页
针对特殊场合的高g值加速度测试需求,提出了一种叉齿电容式高量程微机械加速度计的结构形式,采用面内敏感的变面积差动电容变化方式,并针对传感器固有频率、横向效应、量程和加速度灵敏度进行了设计分析。仿真结果表明:该加速度计量程2... 针对特殊场合的高g值加速度测试需求,提出了一种叉齿电容式高量程微机械加速度计的结构形式,采用面内敏感的变面积差动电容变化方式,并针对传感器固有频率、横向效应、量程和加速度灵敏度进行了设计分析。仿真结果表明:该加速度计量程200 000 g,固有频率266.2 k Hz,模态分离比大于2.5,0~10 k Hz通频带内加速度分辨率优于60 g.基于硅-玻璃微机械工艺进行了加速度计微结构的流片加工、镜检测试和传感器的初步冲击实验验证。相比已有的高量程微机械加速度计,该设计具有线性度好、横向效应小、加速度灵敏度高和抗高过载能力强等特点。 展开更多
关键词 子技术 高g值速度计 容式微机速度计 微机系统 仿真设计
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电容式微机械静电伺服加速度计模型建立 被引量:1
13
作者 陈宇晓 刘昌孝 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2003年第1期29-33,共5页
阐述了电容式微机械静电伺服加速度计系统的基本结构和工作原理 ,详细分析并建立了在空间任一给定加速度 a下加速度计的静态、动态和电模拟模型 ,指出敏感质量块各方向上的运动仅决定于该方向的加速度 ,由此建立各方向上的运动方程 ,并... 阐述了电容式微机械静电伺服加速度计系统的基本结构和工作原理 ,详细分析并建立了在空间任一给定加速度 a下加速度计的静态、动态和电模拟模型 ,指出敏感质量块各方向上的运动仅决定于该方向的加速度 ,由此建立各方向上的运动方程 ,并给出各参数的计算公式 ,为加速度计的设计和仿真奠定扎实基础。 展开更多
关键词 微机速度计 经典力学模型 动态模型 模拟模型 微机系统 结构 工作原理 惯性敏感单元 伺服子线路
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三轴MEMS加速度计的最大似然校正算法 被引量:6
14
作者 陆欣 刘忠 +1 位作者 张宏欣 贺静波 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期185-191,共7页
加速度计是惯性导航系统的重要测量元件,而由于制造工艺及各类传感器误差,低成本加速度计很难达到要求的精度,因此需要对其进行校正。提出一种基于最大似然估计的加速度计自校正算法。综合考虑加速度计零偏、比例误差、非正交误差、安... 加速度计是惯性导航系统的重要测量元件,而由于制造工艺及各类传感器误差,低成本加速度计很难达到要求的精度,因此需要对其进行校正。提出一种基于最大似然估计的加速度计自校正算法。综合考虑加速度计零偏、比例误差、非正交误差、安装误差与测量噪声,建立了传感器误差模型。在此基础上,将加速度校正问题转化为校正参数的最大似然估计问题。通过数值仿真和实测试验验证,表明算法具有较高的参数估计精度,能够有效地对上述因素引起的误差进行校正。 展开更多
关键词 最大似然估计 传感器校正 子机械系统 速度计
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基于三轴加速度计的桥涵防碰撞报警装置的设计 被引量:2
15
作者 高婵 杜国平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1178-1182,共5页
设计了一种基于三轴加速度计ADXL345的桥涵防碰撞报警装置,它能够及时检测桥涵限高门架的碰撞及倾斜情况,并将碰撞信息发送至远程监控端。将装置安装在限高门架上,一旦碰撞加速度超过系统设定阈值,加速度计产生中断信号,微控制器联网报... 设计了一种基于三轴加速度计ADXL345的桥涵防碰撞报警装置,它能够及时检测桥涵限高门架的碰撞及倾斜情况,并将碰撞信息发送至远程监控端。将装置安装在限高门架上,一旦碰撞加速度超过系统设定阈值,加速度计产生中断信号,微控制器联网报警。由于装置安装环境的特殊性,系统必须是一个无源系统。电能依靠锂电池提供,为延长系统的使用周期,采用太阳能充电。为进一步减少系统能耗,对电源模块进行管理。电源模块的设计保证系统能稳定持久地运行。 展开更多
关键词 速度计 碰撞 倾斜 无源系统 太阳能充
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高频响小体积三轴加速度计设计与实现 被引量:1
16
作者 姜志国 陈玉玲 +2 位作者 史岩峰 于洋 方贺兴 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第5期120-122,126,共4页
设计了一种基于微机电系统(MEMS)技术的高频响三轴加速度计,内部集成滤波电路和放大电路,实现了传感器与变换器的一体化。电路设计简单可靠,功耗低,稳定性好。电路板的结构采用刚挠结合印制板的设计,保证了传感器输出的高精度和低噪声... 设计了一种基于微机电系统(MEMS)技术的高频响三轴加速度计,内部集成滤波电路和放大电路,实现了传感器与变换器的一体化。电路设计简单可靠,功耗低,稳定性好。电路板的结构采用刚挠结合印制板的设计,保证了传感器输出的高精度和低噪声特性。整机结构体积小巧,刚性好,3个方向的频率响应均可以达到5 k Hz,实现了一个测点3个方向高频加速度参数的测量。通过性能指标校验和实验验证,证明传感器具有测量精度高、热灵敏度漂移小、横向效应低等优点,可应用于航空航天等领域。 展开更多
关键词 微机系统 速度计 敏感芯体 频率响应
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微电容加速度计系统的设计
17
作者 解磊 苏伟 陈泉根 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第11期75-77,共3页
为了在总体上把握硅微加速度计的设计,建立了叉指式硅微加速度计的机械模型,研究了全差分二阶∑-ΔADC接口检测电路提取加速度信号,优化了开关电容电路来检测微小电容变化量,运用微机电专用设计软件CoventorWare对系统的机电混合模型进... 为了在总体上把握硅微加速度计的设计,建立了叉指式硅微加速度计的机械模型,研究了全差分二阶∑-ΔADC接口检测电路提取加速度信号,优化了开关电容电路来检测微小电容变化量,运用微机电专用设计软件CoventorWare对系统的机电混合模型进行仿真,并给出数字和模拟的分析结果,为加速度计系统的机械部分和电路部分的设计提供整体的更接近实际的设计参考。 展开更多
关键词 速度计 微机系统 仿真
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梳齿式微加速度计闭环系统性能的分析与优化 被引量:13
18
作者 吴天准 董景新 +1 位作者 刘云峰 赵长德 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期285-289,共5页
为定量研究梳齿式微加速度计闭环系统的性能和参数设计准则,通过静平衡方程得到闭环系统输出公式,由此公式推导出灵敏度、最大预载、最佳预载、量程、稳定性、线性度、分辨率等公式。分析了机械和电气参数变化对性能的影响,根据性能指... 为定量研究梳齿式微加速度计闭环系统的性能和参数设计准则,通过静平衡方程得到闭环系统输出公式,由此公式推导出灵敏度、最大预载、最佳预载、量程、稳定性、线性度、分辨率等公式。分析了机械和电气参数变化对性能的影响,根据性能指标提出参数的优化准则和设计公式。 展开更多
关键词 微机系统 梳齿式微速度计 性能分析 稳定性 线性度 分辨率 参数设计
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谐振式微机械加速度计设计的关键技术 被引量:6
19
作者 任杰 樊尚春 王路达 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期593-595,共3页
谐振式微机械加速度计直接输出频率信号,具有稳定性好、精度高的特点。分析了谐振式微机械加速度计的工作机理,建立了第一级敏感结构、杠杆机构和第二级敏感结构的数学模型,指出了实现高灵敏度加速度测量的关键技术在于支撑梁、质量块... 谐振式微机械加速度计直接输出频率信号,具有稳定性好、精度高的特点。分析了谐振式微机械加速度计的工作机理,建立了第一级敏感结构、杠杆机构和第二级敏感结构的数学模型,指出了实现高灵敏度加速度测量的关键技术在于支撑梁、质量块、谐振器和杠杆机构的设计。提出了一种谐振式微机械加速度计结构,进行了结构的优化设计和仿真计算,得出的性能指标:谐振频率98858Hz,Q值673.9,灵敏度24.52Hz/gn。 展开更多
关键词 微机系统 微机速度计 谐振器 建模
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有限元法在谐振式硅微机械加速度计设计中的应用 被引量:3
20
作者 钟莹 李醒飞 张国雄 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期465-467,共3页
谐振式硅微机械加速度计是新型高精度的微机电系统传感器.作者选用双端固定音叉作为谐振器,设计了一种硅微谐振式加速度计.设计中,使用了有限元分析软件进行了大量辅助分析,对传感器的工作情况进行了仿真.通过模拟和计算,预先估算出谐... 谐振式硅微机械加速度计是新型高精度的微机电系统传感器.作者选用双端固定音叉作为谐振器,设计了一种硅微谐振式加速度计.设计中,使用了有限元分析软件进行了大量辅助分析,对传感器的工作情况进行了仿真.通过模拟和计算,预先估算出谐振器固有频率、应力分布情况以及传感器基本性能参数,这对传感器工艺流程设计及结构改进具有重要意义.有限元分析结果显示,传感器的灵敏度大约为2Hz/g. 展开更多
关键词 谐振式硅微机速度计 有限元法 设计方法 微机系统 固有频率 应力分布
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